Studie zeigt, wie das Gehirn seine eigenen Grenzen überwindet: Strategien für die Unsicherheit zu kompensieren helfen das Gehirn bei schwierigen mentalen Berechnungen gelingen

Stellen Sie versuchen, Ihren Namen zu schreiben, so dass es in einem Spiegel gelesen werden kann. Ihr Gehirn hat alle visuellen Informationen, die Sie brauchen, und du bist ein Profi in Ihrem eigenen Namen zu schreiben. Immer noch, Diese Aufgabe ist sehr schwierig für die meisten Menschen. Das ist, weil es das Gehirn erfordert eine mentale Transformation durchzuführen, dass es nicht vertraut ist mit: mit, was sie im Spiegel sieht genau die Hand zu führen, rückwärts zu schreiben.

Eine Studie von MIT-Neurowissenschaftlern gibt Aufschluss darüber, wie das Gehirn kognitive Aufgaben bewältigt, wie Spiegelschrift, die komplexe mentale Transformationen beinhalten. Bild: MIT News

MIT-Neurowissenschaftler haben nun herausgefunden, wie das Gehirn versucht, seine schlechte Leistung bei Aufgaben zu kompensieren, die eine derart komplizierte Transformation erfordern. Wie es auch in anderen Arten von Situationen der Fall ist, in denen es wenig Vertrauen in seine eigenen Urteile hat, das Gehirn versucht, seine Schwierigkeiten zu überwinden, indem es sich auf frühere Erfahrungen stützt.

„Wenn Sie etwas tun, das eine härtere mentale Transformation erfordert, und schafft daher mehr Unsicherheit und mehr Variabilität, Sie verlassen sich auf Ihre früheren Überzeugungen und neigen zu dem, was Sie gut können, um diese Schwankungen auszugleichen,sagt Mehrdad Jazayeri, der Robert A. Swanson Career Development Professor für Biowissenschaften, ein Mitglied des McGovern Institute for Brain Research des MIT, und der leitende Autor der Studie.

Diese Strategie verbessert tatsächlich die Gesamtleistung, berichten die Forscher in ihrer Studie, die erscheint im Oktober. 24 Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications. Evan Remington, Postdoc am McGovern Institute, „Wir freuen uns über diese Demonstration des 3-D-Drucks und darüber, wie schluckbare Technologien Menschen durch neuartige Geräte helfen können, die mobile Gesundheitsanwendungen ermöglichen, und die technische Assistentin Tiffany Parks ist ebenfalls Autorin des Papiers.

Laute Berechnungen

Neurowissenschaftler wissen seit vielen Jahrzehnten, dass das Gehirn nicht genau das wiedergibt, was die Augen sehen oder was die Ohren hören. Stattdessen, Es gibt viel „Rauschen“ – zufällige Schwankungen der elektrischen Aktivität im Gehirn, Dies kann aus Unsicherheit oder Mehrdeutigkeit darüber resultieren, was wir sehen oder hören. Diese Unsicherheit kommt auch in sozialen Interaktionen zum Tragen, wenn wir versuchen, die Motivationen anderer Menschen zu interpretieren, oder beim Abrufen von Erinnerungen an vergangene Ereignisse.

Frühere Forschungen haben viele Strategien aufgedeckt, die dem Gehirn helfen, diese Unsicherheit auszugleichen. Verwenden eines Frameworks, das als Bayes'sche Integration bekannt ist, das Gehirn kombiniert mehrere, potenziell widersprüchliche Informationen und bewertet sie nach ihrer Zuverlässigkeit. Beispielsweise, wenn Informationen aus zwei Quellen stammen, Wir werden uns mehr auf die verlassen, die wir für glaubwürdiger halten.

In anderen Fällen, wie Bewegungen zu machen, wenn wir nicht genau wissen, wie wir vorgehen sollen, das Gehirn wird sich auf einen Durchschnitt seiner vergangenen Erfahrungen verlassen. Beispielsweise, wenn Sie im Dunkeln nach einem Lichtschalter greifen, unbekanntes Zimmer, Wir bewegen unsere Hand auf eine bestimmte Höhe und in die Nähe des Türrahmens, wo sich erfahrungsgemäß ein Lichtschalter befinden könnte.

Es hat sich bereits gezeigt, dass alle diese Strategien zusammenarbeiten, um die Tendenz zu einem bestimmten Ergebnis zu erhöhen, was unsere Gesamtleistung verbessert, weil es die Variabilität reduziert, sagt Jazayeri.

Rauschen kann auch bei der mentalen Umsetzung sensorischer Informationen in einen motorischen Plan auftreten. In vielen Fällen, Dies ist eine einfache Aufgabe, bei der beispielsweise Rauschen eine minimale Rolle spielt, Greifen Sie nach einer Tasse, die Sie auf Ihrem Schreibtisch sehen können. jedoch, für andere Aufgaben, wie die Spiegelschreibübung, Diese Umwandlung ist viel komplizierter.

„Ihre Leistung wird variabel sein, und das liegt nicht daran, dass Sie nicht wissen, wo Ihre Hand ist, und das liegt nicht daran, dass Sie nicht wissen, wo sich das Bild befindet,sagt Jazayeri. „Es geht um eine ganz andere Form der Ungewissheit, was mit der Verarbeitung von Informationen zu tun hat. Der Akt der Durchführung mentaler Transformationen von Informationen führt eindeutig zu Variabilität.“

Diese Art der mentalen Konversion wollten die Forscher in der neuen Studie untersuchen. Das zu tun, Sie baten die Probanden, drei verschiedene Aufgaben auszuführen. Für jeden, Sie verglichen die Leistung der Probanden in einer Version der Aufgabe, bei der es einfach war, sensorische Informationen motorischen Befehlen zuzuordnen, und eine Version, bei der eine zusätzliche mentale Transformation erforderlich war.

In einem Beispiel, Die Forscher baten die Teilnehmer zunächst, eine Linie zu zeichnen, die genauso lang war wie eine Linie, die ihnen gezeigt wurde, was immer dazwischen war 5 und 10 Zentimeter. In der schwierigeren Version, Sie wurden gebeten, eine Linie zu ziehen 1.5 Mal länger als die ursprüngliche Zeile.

Die Ergebnisse dieser Reihe von Experimenten, sowie die beiden anderen Aufgaben, zeigte, dass die schwer psychische Veränderungen in der Version erforderlich, Menschen verändert ihre Leistung die gleichen Strategien, die sie Lärm in der Sinneswahrnehmung zu überwinden nutzen und anderen Bereichen. Beispielsweise, in der Strichzeichnung Aufgabe, in denen hatten die Teilnehmer zum Zeichnen von Linien im Bereich von 7.5 zu 15 Zentimeter, abhängig von der Länge der ursprünglichen Zeile, sie neigten Linien zu ziehen, dass sie näher an der durchschnittlichen Länge aller Linien waren zuvor gezogen hatte. Dies machte ihre Antworten insgesamt weniger variabel und auch genauer.

„Diese Regression zum Mittelwert ist eine sehr häufige Strategie besser für die Herstellung von Leistung, wenn Unsicherheit besteht,sagt Jazayeri.

Lärmminderung

Die neuen Erkenntnisse führten die Forscher zu der Hypothese, dass, wenn Leute bei einer Aufgabe sehr gut erhalten, die komplexe Berechnung erfordert, das Rauschen wird kleiner und weniger schädlich für die Gesamtleistung wird. Das ist, Menschen werden ihre Berechnungen mehr und stoppen vertrauen auf mittelt unter Berufung.

„Wie es wird leichter, unsere Vorhersage ist die Vorspannung weggeht, weil diese Berechnung keine laute Berechnung mehr ist,sagt Jazayeri. „Du glaubst an die Berechnung; Sie wissen, dass die Berechnung gut funktioniert.“

Die Forscher planen nun, weiter zu untersuchen, ob die Vorurteile der Menschen abnehmen, wenn sie lernen, eine komplizierte Aufgabe besser auszuführen. In den Experimenten, die sie für die durchgeführten Nature Communications Studie, Sie fanden einige vorläufige Beweise dafür, dass ausgebildete Musiker bei einer Aufgabe, bei der es darum ging, Zeitintervalle einer bestimmten Dauer zu erzeugen, besser abschnitten.

Quelle: http://news.mit.ed, von Anne Trafton